Структура и свойства тонкопленочного диоксида титана модифицированного ниобием, индием и оловом

• Автор: Лобанов, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЛЕГИРОВАННОГО ОКСИДА ТИТАНА

1. Рост сплошных тонких пленок

1.2. Образование дефектов в процессе роста

2. Механизм окисления тонких пленок

2.2. Механизм окисления титана

2.3. Оксидные структуры титана

2.4. Нестехиометричность рутила

2.5. Легирование титана

3. Проводимость тонких пленок
3.3. Проводимость в сильных полях
3.4. Проводимость в слабых полях
3.7. Температурная зависимость проводимости
3.8. Электрофизические свойства ТЮ
3.9. Оптические свойства ТЮ
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ И СПОСОБЫ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ТОНКИХ ПЛЕНОК
2.1. Формирование тонких металлических и оксидных пленок
2.1.1. Молекулярно-лучевая эпитаксия
2.1.2. Термическое испарение
2.1.3. Ионно-плазменное распыление
2.1.4. Катодное (диодное) распыление
2.1.5. Ионно-лучевое распыление
2.1.6. Магнетронное распыление-напыление
2.1.7. Высокочастотное магнетронное распыление
2.1.8. Реактивное магнетронное распыление
2.2. Методики синтеза тонкопленочных оксидных структур на основе титана

2.2.1. Установка для вакуумного магнетронного осаждения
2.2.2. Подготовка подложек для формирования тонких пленок
2.2.3. Формирование тонких пленок
2.2.4. Окисление тонкопленочных металлических структур и отжиг оксидных
пленок
2.3. Методики исследования состава и структуры пленок
2.3.1. Рентгенофазовый анализ
2.3.2. Абсорбционная спектроскопия
2.3.3. НК - Фурье спектроскопия
2.3.4. Методики исследования с использованием растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа
2.3.5. Измерение электросопротивления тонких пленок
2.3.6. Измерение интегрального коэффициента пропускания
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ОКСИДНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР ДИОКСИДА ТИТАНА
3.1. Магнетронное распыление в среде аргона
3.2. Реактивное магнетронное распыление в среде аргон-кислород
3.3. Оксидирование металлической пленки титана
3.4. Оптические свойства окисленных пленок титана
3.5. Изменение структуры пленок титана в процессе оксидирования
3.6. Оксидные пленки титана, полученные реактивным магнетронным распылением
3.7. Изучение энергии оптических переходов ТЮ
3.8. Стабильность фазы анатаза при воздействии температуры
ГЛАВА 4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК ТИТАНА, МОДИФИЦИРОВАННЫХ НИОБИЕМ, ИНДИЕМ И ОЛОВОМ
4.1. Получение модифицированных пленок оксида титана
4.1.1. Пленки модифицированного оксида титана, полученные методом магнетронного распыления в среде аргона с последующим оксидированием

4.1.2. Пленки модифицированного оксида титана, полученные методом реактивного магнетронного распыления
4.2. Оптические свойства сформированных тонких пленок
4.2.1. Исследование модифицированных оксидных пленок титана методом абсорбционной и ИК-Фурье спектроскопии
4.2.2. Энергия оптических переходов модифицированных оксидных пленок титана
4.2.3. Исследование интегрального пропускания оксидных тонких пленок
4.3. Электрофизические свойства модифицированных пленок оксида титана..
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Зона проводимости реального оксидного диэлектрика изгибается на границе металл-диэлектрик, что показано на рисунке 1.9. Работа выхода для металла фт менее работы выхода изолятора В соответствии с этим чаще всего зоны обладают изгибом в верхней области. Для тонкопленочных материалов, у которых велико значение ф размер дуги изгиба может превосходить толщину пленки, таким образом, изгиб имеет маленькую абсолютную величину, из-за чего уровень Ферми будет находиться в положении отличном от середины запрещенной зоны.

Рисунок 1.9. Диаграммы энергетических зон на границе раздела металл-
диэлектрик
Если для системы металл-диэлектрик выполняется одно из условий: фт < ф, либо фт = ф„ то говорят, что установился «омический контакт», что означает, что электроны из металлического электрода свободно попадают в оксидную пленку. Напротив, когда доступ электронов затруднен, говорят о блокирующем контакте.
В ультратонких пленках толщиной менее 100 А при воздействии слабых полей может осуществляться процесс туннелирования напрямую между двумя металлическими электродами. Однако, формирование и изучение настолько тонких пленок является очень сложной задачей, поэтому чаще всего изучаются свойства тонкопленочных структур с толщиной не менее 500 А. Отбросив процессы туннелирования в слабых полях, которые возможны только для